Geotecnia e Fundações, Arquitectura. Geotecnia e Fundações, Arquitectura

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1 Capítulo 8 TALUDES 1. Tipos de taludes Um talude é uma superfície de terreno exposta que faz um dado ângulo α com a horizontal. Tipos de taludes: Taludes naturais Taludes de escavação Taludes de aterro α Pode haver fenómenos de instabilidade associados a deslocação do solo para a base do talude (ravinamentos, derrocadas, deslizamentos de terras, etc) 1

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4 2. Tipos de instabilidade de taludes 4

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7 A profundidade da superfície de rotura e a velocidade de deslizamento permitem classificar o tipo de escorregamento: Profundidade da superfície de deslizamento Velocidade Superficiais Pouco profundos Profundos Muito Profundos Desmoronamento Escorregamento Fluimento SD < 1,5 m 1,5 SD < 5,0 m 5,0 SD < 20,0 m SD 20,0 m Extremamente rápido v > 3 m/s Muito rápido 0,3 m/min < v 3 m/s Rápido 1,5 m/dia < v 0,3 m/min Moderado 1,5 m/mês < v 1,5 m/dia Lento 1,5 m/ano < v 1,5 m/mês Muito Lento 0,06 m/ano < v 1,5 m/ano Extremamente lento v 0,06 m/ano Causas de instabilidade de taludes: Causas externas Causas intermédias Causas internas Aumento da inclinação dos taludes, por escavação ou por erosão provocada pela água ou pelo vento. Aumento da altura do talude, através da escavação no pé ou da construção de um aterro no topo Aplicação de sobrecargas no talude, em particular na sua parte superior. Variação sazonal da temperatura e humidade, podendo conduzir à abertura de fendas superficiais de retracção no solo, que favorecem a infiltração de água nos terrenos. Abalos sísmicos ou vibrações induzidas nos terrenos. Erosão superficial Efeito da vegetação do talude que constitui uma sobrecarga e que pode causar perda de resistência quando se dá o apodrecimento das raízes. Efeitos do congelamento da água no terreno e consequente aumento do seu volume Rebaixamento rápido do nível das águas exteriores. Erosão interna, provocada pela circulação de água no interior do talude. Liquefacção do solo. Aumento das pressões intersticiais, com a consequente redução da resistência ao corte. Diminuição da resistência dos terrenos Aumento das tensões de origem tectónica. 7

8 Casos considerados no estudo da instabilidade de taludes: Taludes infinitos α Taludes circulares α Superfície de rotura plana Superfície de rotura circular A geologia (estratificação), a presença de água, fenómenos de erosão e as acções exteriores podem ser responsáveis pela instabilidade de taludes. Para os dois tipos de taludes, a análise de estabilidade considera as equações de equilíbrio estático admitindo a plastificação do solo acima da superfície de deslizamento. Nesta superfície mobiliza-se a totalidade da resistência ao corte, seja a análise feita em condições drenadas como não drenadas. A escolha entre condições drenadas (análise em tensões efectivas) e não drenadas (análise em tensões totais) depende de ser ou não necessário considerar pressões intersticiais na superfície de rotura. 8

9 Independentemente da geometria da superfície de deslizamento, só há estabilidade quando a acção S (peso e sobrecargas) for inferior à resistência R mobilizada na superfíce de rotura idealizada. S<R Em dimensionamento de taludes considera-se um Factor de segurança FS (em taludes, FS=1,5): R > FS S Para o cálculo das acções S considera-se o peso da massa de solo em rotura e das sobrecargas que têm efeito desfavorável. Para o cálculo da resistência R considera-se que se está a mobilizar a tensão de rotura dada pela envolvente de rotura na totalidade da superfície de deslizamento. a) Taludes infinitos Consideram-se taludes infinitos sempre que a superfície de deslizamento é plana. Forças actuantes numa fatia de largura B apenas devido à acção do peso W: W β N=W cosβ S Acção instabilizadora R Resistência mobilizada β S N R R=N tanφ =Fa S=Wsinβ Hip: solo puramente friccional 9

10 Apenas devido à acção do peso, e para solos puramente friccionais, através do equilíbrio de forças numa fatia de talude chega-se à relação tanβ < tanφ β W β S N R h Forças actuantes na base de uma fatia de talude: N=W cosβ R=N tanφ =Fa S=Wsinβ Hip: solo puramente friccional Caso genérico para condições drenadas: S = γh sinβ cosβ R = c + σ n tanφ = c + γh cos2β tanφ Caso genérico para condições não drenadas: S = γh sinβ cosβ R = Cu b) Taludes circulares Consideram-se taludes circulares sempre que a superfície de deslizamento é finita. A geometria circular da superfície de deslizamento tem geometria semelhante à observada em solos aproximadamente homogéneos. Há várias abordagens possíveis para o cálculo de estabilidade e que dependem de se considerar condições drenadas ou não drenadas. A análise mais simples é feita em condições não drenadas, para solos puramente coesivos. 10

11 Talude homogéneo em solo puramente coesivo b r O M inst = Wb r A B R M est = CuL AD R Cu W C D Este método é o mais simples. A dificuldade reside na identificação da superfície de rotura mais desfavorável. Método das fatias Este é um dos vários métodos existentes para analisar a estabilidade de taludes em solos friccionais (análise em condições drenadas). Consiste em dividir em fatias a massa de solo limitada inferiormente pela superfície de rotura circular e resolver as equações de equilíbrio entre as várias fatias. Os vários métdos (Fellenius, Bishop, Bisho modificado, etc) diferem essencialmente na forma em como se consideram as forças no contacto entre as fatias. 11

12 3. Verificação da segurança A forma mais simples de verificar a segurança é considerar que a relação entre as acções (S) e a resistência mobilizada no terreno (R) verifica uma margem de segurança dada por um factor de segurança (FS). S R > FS =1.5 No caso de taludes infinitos, S e R são forças ou tensões a actuar na base da fatia. No caso de taludes circulares, S e R são os momentos provocados pelas forças actuantes na massa instável de solo. 12

13 4. Estabilização de taludes É necessário proceder à estabilização de taludes para aumentar a segurança nestes taludes. Há vários métodos para aumentar a segurança de taludes: Alteração da geometria Introdução de sobrecargas na base Introdução de sistemas de drenagem (cortinas, trincheiras, esporões,...) Pregagens Construção de estruturas de suporte (muros de betão, estacas, cortinas ancoradas,...) 13

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